橋梁工程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式探討

劉德貴 王濤 許立英 王寧

[摘 要]受“厚基礎(chǔ)，寬口徑”指導(dǎo)教學(xué)思想的影響，橋梁工程課程教學(xué)學(xué)時縮減；同時隨著橋梁工程理論與技術(shù)的發(fā)展，要在有限的學(xué)時內(nèi)，完成既定教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生具備橋梁工程知識的同時，具備解決實際工程問題的能力，并具有創(chuàng)新意識，橋梁工程課程需要在教學(xué)內(nèi)容的安排和教學(xué)模式上探索與創(chuàng)新。高校教師應(yīng)在橋梁工程教學(xué)中對教學(xué)內(nèi)容進行合理安排，并加強課程資源建設(shè)，重視和合理利用各種教學(xué)方法，實現(xiàn)教學(xué)方式多元化，重視實踐教學(xué)環(huán)節(jié)、課程設(shè)計，對其教學(xué)模式進行改革。這些改革措施能有效提高橋梁工程的教學(xué)質(zhì)量。

[關(guān)鍵詞]橋梁工程；教學(xué)；問題；內(nèi)容；模式；探討

[中圖分類號] G642 [文獻標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2018）11-0055-03

橋梁工程是土木工程專業(yè)的一門專業(yè)主干課程，同時又是道路橋梁工程專業(yè)的核心課程。其要求學(xué)生掌握常用橋梁構(gòu)造、力學(xué)特征、計算理論和設(shè)計方法等，熟悉橋梁施工方面的知識，了解各類大跨度橋梁構(gòu)造、計算和施工特點，最終使學(xué)生具備進行橋梁比選、結(jié)構(gòu)尺寸擬定、設(shè)計計算以及施工方案擬定的能力。

多年來，伴隨著計算理論水平的發(fā)展，新材料、新工藝的不斷出現(xiàn)，世界范圍內(nèi)出現(xiàn)了眾多新型結(jié)構(gòu)橋梁，特別是我國橋梁設(shè)計理論和施工技術(shù)發(fā)展迅速，已經(jīng)遠遠超過了目前本科教學(xué)中橋梁工程教材的更新步伐。然而，受“厚基礎(chǔ)，寬口徑”指導(dǎo)思想的影響，橋梁工程授課時數(shù)多被縮減64學(xué)時[1][2]。如何在保證基本教學(xué)要求的前提下，給學(xué)生介紹更多、更廣和更新的橋梁工程知識，使學(xué)生具備應(yīng)有的專業(yè)素質(zhì)和解決實際工程問題能力，同時又有創(chuàng)新意識，是目前橋梁工程教學(xué)中亟須解決的問題，需要教師在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式等方面不斷進行探索和創(chuàng)新。

一、橋梁工程教學(xué)中存在的問題

（一）教學(xué)內(nèi)容滯后于橋梁發(fā)展現(xiàn)狀

橋梁工程的授課內(nèi)容如以被廣泛采用的范立礎(chǔ)、顧安邦主編的《橋梁工程》（上、下冊）的教學(xué)內(nèi)容來看，需要在有限的學(xué)時內(nèi)講授完簡支梁橋、曲線梁橋、連續(xù)梁橋、剛構(gòu)橋和拱橋等基本橋型的相關(guān)教學(xué)內(nèi)容，并介紹斜拉橋、懸索橋的結(jié)構(gòu)組成、基本構(gòu)造和計算要點等[2][3]。但是在實際教學(xué)時，受學(xué)時限制，一般更多的學(xué)時用于重點講授鋼筋混凝土梁橋、拱橋的結(jié)構(gòu)組成、構(gòu)造受力特點和設(shè)計計算，而其他橋梁，如混凝土剛構(gòu)橋、鋼管混凝土拱橋、斜拉橋和懸索橋大跨徑橋梁只能作簡要講解，甚至將部分內(nèi)容作為自學(xué)內(nèi)容。同時，橋梁建設(shè)技術(shù)日新月異，設(shè)計理論和技術(shù)飛速進步，新的橋梁結(jié)構(gòu)體系不斷推陳出新，其發(fā)展內(nèi)容遠遠超過教材的更新步伐。這樣就形成了實際教學(xué)內(nèi)容多、新知識層出不窮與有限教學(xué)學(xué)時的矛盾，以及教學(xué)內(nèi)容滯后于橋梁發(fā)展的現(xiàn)狀。

（二）教學(xué)模式傳統(tǒng)落后

橋梁工程的教學(xué)一般受課時限制，為了完成現(xiàn)行教學(xué)大綱規(guī)定和教學(xué)任務(wù)，其教學(xué)模式基本都是以教室為環(huán)境，教師授課，學(xué)生聽課做筆記，平時留有一定的習(xí)題作業(yè)，期末進行考試或課程設(shè)計考試。這樣的教學(xué)模式常也被稱為“填鴨式”教學(xué)模式[4]。而橋梁工程本身就是一門實踐性很強的專業(yè)課程，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中，需要將理論知識和工程實踐密切結(jié)合起來，才能牢固地掌握課堂所學(xué)知識。目前“填鴨式”的教學(xué)模式是不能滿足上述教學(xué)要求的，其使學(xué)生在課堂上接受的理論難以和實踐相結(jié)合，對橋梁的構(gòu)造原理和施工工藝缺乏直觀的認識；再加上課時受限，不能留出足夠時間引導(dǎo)學(xué)生獨立思考，全面深刻理解課程內(nèi)容，也不能有效地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，培養(yǎng)其發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力；同時，因課堂教學(xué)靈活性不足，缺乏學(xué)生自主研究性學(xué)習(xí)內(nèi)容和訓(xùn)練環(huán)節(jié)，這樣的教學(xué)模式對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的目標(biāo)作用有限。目前，采用新的教學(xué)模式與理念已成為橋梁工程教學(xué)中需要考慮與解決的重要問題。

（三）課堂教學(xué)與實踐、實際工程脫節(jié)

課程設(shè)計和認識實習(xí)是橋梁工程教學(xué)中的重要實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。課程設(shè)計一般是學(xué)期課堂教學(xué)完成后實施的重要實踐環(huán)節(jié)，受指導(dǎo)教師和課題的限制，一般都是課本設(shè)計算例的重復(fù)，導(dǎo)致學(xué)生往往僅是在參考算例上進行，自己動手和動腦思考的機會明顯不足，且受到學(xué)時限制，一般僅能開展梁橋的課程設(shè)計，而其他梁橋的設(shè)計和訓(xùn)練往往得不到保障，實際上很難達到培養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué)知識去分析和解決實際工程問題的能力的教學(xué)要求。認識實習(xí)又受教學(xué)經(jīng)費、學(xué)時和施工單位經(jīng)營模式等原因限制，使得該實踐教學(xué)環(huán)節(jié)難度越來越大，僅能帶領(lǐng)學(xué)生認知學(xué)校所處地固有形式橋梁的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造，不能使他們廣泛認識各類橋梁結(jié)構(gòu)形式，特別是各類新型橋梁結(jié)構(gòu)。結(jié)果，認識實踐環(huán)節(jié)的作用逐步減弱，導(dǎo)致學(xué)生不能帶著問題去觀察與學(xué)習(xí)，對橋梁的構(gòu)造原理和施工工藝缺乏直觀認識，使學(xué)生在課堂上接受的理論難以與實踐相結(jié)合。

由此，課程設(shè)計和認識實習(xí)等實踐環(huán)節(jié)將影響后續(xù)課程學(xué)習(xí)以及畢業(yè)設(shè)計等教學(xué)環(huán)節(jié)內(nèi)容的開展，甚至影響到畢業(yè)生到工作單位后的適應(yīng)期。

二、教學(xué)內(nèi)容改革探討

目前，國內(nèi)橋梁工程的教學(xué)內(nèi)容主要包括[1][2]：1.橋梁工程發(fā)展概況、橋梁的組成部分、各種橋梁結(jié)構(gòu)體系、橋面布置與構(gòu)造、橋梁的設(shè)計荷載、橋梁的總體規(guī)劃和設(shè)計及橋梁方案比選；2.混凝土梁橋（包括鋼筋混凝土梁橋和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁橋）各種體系的受力特點和構(gòu)造、內(nèi)力計算、空間分析理論，超靜定預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋的次內(nèi)力計算，箱梁分析和斜彎橋理論，以及混凝土連續(xù)梁和剛構(gòu)橋構(gòu)造的設(shè)計計算和施工要點；3.拱橋的發(fā)展、各種拱橋結(jié)構(gòu)體系及適用條件，拱橋構(gòu)造及布置，拱橋的設(shè)計計算與施工；4.纜索承重橋（斜拉橋、懸索橋）的結(jié)構(gòu)體系、總體布置和設(shè)計計算；5.橋梁墩臺和支座。

可以說從教材的內(nèi)容編排來看，橋梁工程教學(xué)內(nèi)容眾多，而目前又受到教學(xué)學(xué)時縮減的限制，很難在有限的時間內(nèi)完成所有教材編排內(nèi)容。而且，隨著橋梁理論和技術(shù)的更新，新的橋梁結(jié)構(gòu)體系不斷地推陳出新，其發(fā)展內(nèi)容遠遠超過教材的更新步伐。這就需要對實際教學(xué)內(nèi)容，考慮目前各類結(jié)構(gòu)體系的橋梁結(jié)構(gòu)的實際應(yīng)用狀況，以及目前橋梁工程領(lǐng)域的不斷發(fā)展和更新，對教學(xué)內(nèi)容進行精心的設(shè)計，輔以教學(xué)模式的改革和更新，才能達到教學(xué)目的。建議在實際教學(xué)中，應(yīng)根據(jù)目前橋梁工程的應(yīng)用和發(fā)展?fàn)顩r，并根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的重要性，精心安排橋梁工程各部分教學(xué)內(nèi)容。

對于第一部分總論的內(nèi)容，應(yīng)主要講述橋梁的組成，各種橋梁結(jié)構(gòu)體系及橋梁荷載中的車輛荷載部分。而橋梁發(fā)展概況、橋面布置和構(gòu)造、總體規(guī)劃和選型等內(nèi)容可簡要講述，可結(jié)合課程網(wǎng)站資源、圖片、視頻和案例等形式以自學(xué)形式開展。

由于混凝土簡支梁橋、預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋、連續(xù)剛構(gòu)橋已大量修建并成為主要橋型，對于混凝土梁橋相關(guān)內(nèi)容的講解，是本科橋梁工程教學(xué)的重點。應(yīng)重點講述各種混凝土梁橋的受力特點、內(nèi)力計算、空間分析理論以及超靜定預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋的次內(nèi)力計算，其中又以梁橋空間計算理論中荷載橫向分布以及預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋的次內(nèi)力計算為重中之重，其次是介紹斜彎橋、剛構(gòu)橋的構(gòu)造、受力特點、設(shè)計計算要點，該部分內(nèi)容可配合自學(xué)多媒體課件、圖片、視頻等開展。

由于拱橋結(jié)構(gòu)體系較多，近年來又不斷出現(xiàn)新的拱橋結(jié)構(gòu)，如鋼管混凝土拱橋和組合結(jié)構(gòu)拱橋等，因此對于拱橋這一部分內(nèi)容，如在有限的時間內(nèi)要完成所有教學(xué)內(nèi)容更為困難，故對拱橋所涉及的教學(xué)內(nèi)容更需精心設(shè)計?？芍饕獙⒏黝惞皹虻牧W(xué)特點和內(nèi)力計算方法作為重點內(nèi)容精心講解，其中空腹式拱橋懸鏈線計算方面的內(nèi)容尤其需要給學(xué)生講解清楚，對于其他方面的計算內(nèi)容則僅做簡要講述即可。

對于斜拉橋、懸索橋這兩種纜索式承重橋梁的教學(xué)內(nèi)容，由于涉及非線性等超出本科生知識結(jié)構(gòu)的內(nèi)容，計算比較復(fù)雜，宜在有限的學(xué)時內(nèi)介紹相關(guān)橋梁的概念、結(jié)構(gòu)組成，對相關(guān)計算原理進行介紹即可。

對于支座和墩臺等內(nèi)容，在課堂上主要將支座的布置，墩臺等下部結(jié)構(gòu)構(gòu)造及計算原理講述清楚即可，其內(nèi)容的深入展開，可以配合課程資源建設(shè)，以自學(xué)多媒體課件、圖片、視頻和工程案例的形式展開。

三、教學(xué)模式的改革探討

從上述教學(xué)內(nèi)容的改革探討不難發(fā)現(xiàn)，很多教學(xué)內(nèi)容在課堂上是無法深入展開的，更不能滿足使學(xué)生廣泛認知各類新型橋梁結(jié)構(gòu)形式，把握目前橋梁工程的發(fā)展新動向，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力以及創(chuàng)新能力的教學(xué)需求。因此，為彌補有限學(xué)時內(nèi)不能完成教學(xué)和學(xué)生對橋梁工程專業(yè)知識需求的缺陷，需要結(jié)合教學(xué)內(nèi)容需求，在教學(xué)模式上積極探索和創(chuàng)新。建議在如下方面加強教學(xué)模式的創(chuàng)新和改革。

（一）加強課程資源建設(shè)

基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建立適用功能齊全的，包括課程教學(xué)多媒體課件，各種橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)造圖片、視頻、施工動畫、紀錄片、自學(xué)指導(dǎo)書、課程設(shè)計任務(wù)書、規(guī)范、習(xí)題集、試題集等豐富多彩的課程資源。特別是對課堂上無法深入開展的教學(xué)內(nèi)容，比如橋梁發(fā)展概況、橋面布置與構(gòu)造、各種橋梁的構(gòu)造及施工方法、新型結(jié)構(gòu)橋梁、支座和墩臺等，建立與之對應(yīng)的自學(xué)多媒體課件、圖片、視頻和施工動畫等學(xué)習(xí)資源，以供學(xué)生利用課余時間自學(xué)教師未在課堂上深入講述的內(nèi)容，以發(fā)揮學(xué)生的主動性，以彌補目前有限時間無法完成規(guī)定教學(xué)任務(wù)，采用“填鴨式”教學(xué)方式的缺陷。同時，通過現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)手段（QQ群、微信）開展課程學(xué)習(xí)答疑、討論，以加強學(xué)生與教師之間的交流。

（二）重視教學(xué)方法上革新、合理利用各種教學(xué)方法，實現(xiàn)教學(xué)方式多元化

在有限的課時量的情況下，要高效地完成橋梁工程的全部教學(xué)任務(wù)和內(nèi)容，需要重視教學(xué)方法上的革新，并合理利用各種教學(xué)方法。傳統(tǒng)的板書教學(xué)雖有利于公式的推導(dǎo)，但難以滿足劇增的課堂信息量，多媒體是現(xiàn)代化教學(xué)手段，對大信息量的內(nèi)容有很好的效果。因此在教學(xué)過程中，可根據(jù)教學(xué)的需要，合理利用“多媒體+板書”相結(jié)合的授課方式。

而針對不同知識，在教學(xué)方法上可靈活運用，如在講述各種混凝土梁橋的受力特點時，宜采用比較教學(xué)法；在介紹橋梁施工時，可采用視頻教學(xué)法，播放多種橋型施工動畫、flash和現(xiàn)場視頻，使學(xué)生對橋梁基礎(chǔ)—墩臺—上部結(jié)構(gòu)—橋面鋪裝的整個施工過程有更直觀的認識[5]。

同時，在課堂教學(xué)中，應(yīng)采用啟發(fā)及互動的方式開展課堂教學(xué)，在講授課程知識之前，先將新知識以問題的形式提出，布置給學(xué)生作為課后作業(yè)、思考題，使學(xué)生帶著問題預(yù)習(xí)，同時在課堂上設(shè)置一些與課程重要知識點相關(guān)的關(guān)鍵性、啟發(fā)性和興趣性的問題提問，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生將過去知識與課堂教授知識有機結(jié)合，融會貫通[6].。在課后有針對性地制訂一些有討論性的課題，對教學(xué)班進行分組，要求學(xué)生通過查閱資料和文獻，集體討論，然后制作成多媒體PPT，由小組派人給全班學(xué)生講解，以調(diào)動學(xué)生的主動性和積極性。也可布置一些小的設(shè)計題目，將各個需要掌握的知識串聯(lián)起來，要求學(xué)生根據(jù)課本知識，結(jié)合規(guī)范和一些已建橋梁的資料，繪制出合理可行的梁式/拱式橋方案圖，這樣可以將零碎的知識點串聯(lián)起來，達到學(xué)以致用的目的，激發(fā)學(xué)生的積極性。

通過上述方式可以逐漸地將以教師為中心的傳統(tǒng)教學(xué)模式向以學(xué)生為主體、以教師為主導(dǎo)的教學(xué)方式轉(zhuǎn)變。通過比較教學(xué)法、視頻教法、問題教學(xué)法、項目教學(xué)法、案例教學(xué)法、技能教學(xué)法等多種教學(xué)方法來激發(fā)學(xué)生的主動性、培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問題和解決實際工程問題的能力。

（三）重視實踐教學(xué)環(huán)節(jié)、合理科學(xué)安排課程設(shè)計

橋梁工程的教學(xué)過程中，存在認識實習(xí)、課程設(shè)計和橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計、模型制作大賽等實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。這些環(huán)節(jié)對橋梁工程的教學(xué)有很重要的促進作用，能培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際地解決工程問題的能力，以及創(chuàng)新意識，因此，需精心設(shè)計并開展相關(guān)教學(xué)活動。

認識實習(xí)是最直觀認識橋梁結(jié)構(gòu)組成和構(gòu)造的最好環(huán)節(jié)。在認識實習(xí)的安排上，應(yīng)針對每一類橋梁結(jié)構(gòu)，選擇一個具有代表性的橋梁，教師在認識實習(xí)的現(xiàn)場，針對每一類橋梁結(jié)構(gòu)作仔細講解，并盡量組織學(xué)生到橋梁施工現(xiàn)場和橋梁預(yù)制構(gòu)件廠參觀實習(xí)。

橋梁工程課程設(shè)計是橋梁工程教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)，也是培養(yǎng)橋梁工程師必備能力的初步訓(xùn)練，更是畢業(yè)設(shè)計的前項訓(xùn)練，可針對常見的橋型安排課程設(shè)計。如鋼筋混凝土/預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋課程設(shè)計、空腹式懸鏈線拱橋的課程設(shè)計。在課程設(shè)計的實際安排上，為防止學(xué)生抄襲，可以將簡支梁橋的設(shè)計分為普通混凝土空心板、T梁和箱型截面，對每一類項目可再劃分為不同的主梁寬度、計算跨徑等。在課程設(shè)計上重點要求學(xué)生能夠進行主梁截面尺寸的擬定、截面特性的計算、主梁的內(nèi)力計算、配筋計算、結(jié)構(gòu)性能驗算和施工圖繪制。最終通過設(shè)計過程，初步掌握橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力設(shè)計計算方法，達到培養(yǎng)學(xué)生計算、繪圖和獨立思考與進行橋梁設(shè)計的能力。

除此之外，也可以學(xué)生科技活動的形式開展橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計和模型設(shè)計大賽，使學(xué)生對橋梁結(jié)構(gòu)的形式、受力、整體性、穩(wěn)定性及細部構(gòu)造有更進一步的理解和掌握，鞏固和加深基礎(chǔ)課程的力學(xué)知識、對橋梁結(jié)構(gòu)受力性能的掌握，促進學(xué)生對課程的興趣，培養(yǎng)學(xué)生動手能力和創(chuàng)新意識。還可以鼓勵學(xué)生參與到教師的科研課題中去，主動聽一些學(xué)術(shù)報告，讓學(xué)生了解專業(yè)熱門問題和學(xué)科發(fā)展前沿問題。上述形式的認識實習(xí)、課程設(shè)計和課堂外的教學(xué)活動能促進課堂教學(xué)內(nèi)容的拓展。

四、結(jié)語

橋梁工程是一門非常重要的土木工程專業(yè)課程，其課程內(nèi)容多，綜合性強，有綜合理論和實踐的特點，同時新的橋梁結(jié)構(gòu)體系和知識層出不窮，在有限的學(xué)時內(nèi)要使該課程的教學(xué)獲得理想的效果，必須對該課程的各部分教學(xué)內(nèi)容根據(jù)其重要性進行精心安排，加強課程資源的建設(shè)，在教學(xué)模式上予以革新，采用多元化的教學(xué)方法，并注重認識實習(xí)、課程設(shè)計和結(jié)構(gòu)、模型設(shè)計大賽等課堂外的教學(xué)環(huán)節(jié)。這樣才能有效地完成教學(xué)內(nèi)容，達到理想的效果，做到教學(xué)模式從以教師為中心的傳統(tǒng)教學(xué)模式向以學(xué)生為主體、以教師為主導(dǎo)的教學(xué)方式上轉(zhuǎn)變，充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和主動性，使學(xué)生有足夠的橋梁工程專業(yè)知識儲備，以達到綜合培養(yǎng)學(xué)生解決實際工程問題的能力和創(chuàng)新意識的目的，從而提高教學(xué)質(zhì)量。

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[責(zé)任編輯：劉鳳華]